近日，我校材料科学与工程学院赵德威教授团队在宽带隙钙钛矿及钙钛矿/晶硅叠层太阳电池结晶调控与性能提升方面取得最新研究进展。相关成果“Potassium Cyanate Stabilizes Lattice and Promotes Preferred Orientation for 1.67‑eV Wide‑Bandgap Perovskite and Perovskite/Silicon Tandems”发表于《Advanced Materials》（中科院一区，川大A-级期刊，影响因子26.8）。四川大学材料科学与工程学院为该论文第一完成单位，我校赵德威教授、陈聪副研究员、中国石油集团工程材料研究院蒋龙博士为论文的通讯作者，我校2023级博士研究生吴生晗、2023级硕士研究生吴子龙为论文的共同第一作者。

1.67 eV宽带隙钙钛矿作为高性能钙钛矿/晶硅叠层太阳电池的关键顶电池材料，其晶体质量、取向一致性及晶格稳定性是影响叠层器件效率与可靠性的核心因素。随着溴含量的提高，薄膜易出现结晶无序、取向随机、内部应变累积等问题，导致缺陷态增多、离子迁移加剧，严重制约电池性能的提升。尽管通过添加剂工程调控结晶过程已成为有效策略，但如何实现晶面择优生长、降低晶格应变并同步钝化体相与界面缺陷，仍是该领域面临的主要挑战之一。

在前期工作中，团队成功设计并引入多氟分子添加剂BTFIB，通过配位作用延缓结晶、钝化缺陷，有效抑制了宽带隙钙钛矿相分离与非辐射复合 (Adv. Mater. 2025, 37, 2503269)。在此基础上，团队进一步聚焦晶体取向与晶格应变对光电性能与稳定性的深层影响。本研究创新性地选用氰酸钾（KOCN）作为多功能添加剂，通过其阴/阳离子的协同作用，实现了对钙钛矿结晶取向与晶格应变的双重调控。理论计算与实验表征表明，K⁺离子主要通过表面吸附引导晶体沿（110）方向择优生长，而OCN^-离子（有效离子半径接近溴离子）则部分进入晶格占据卤素空位，并通过氢键网络增强结构稳定性、释放内部应变。这种“离子协同、内外共调”的作用机制，大幅提升了薄膜质量与光电性能。

图1. KOCN的结构、作用机制及钙钛矿/晶硅叠层电池的光电性能

得益于KOCN的协同调控，成功制备出具有显著（110）择优取向、低缺陷密度、低残余应力的高质量宽带隙钙钛矿薄膜。该薄膜表现出优异的载流子传输特性与相稳定性，非辐射复合损失显著降低。基于此，所制备的1.67 eV宽带隙钙钛矿单结电池实现了23.60%的光电转换效率，开路电压高达1.263 V，填充因子达84.39%。将该高性能顶电池与硅异质结底电池结合，团队制备出两端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池，其效率达到31.10%。KOCN掺杂的宽带隙单结电池在惰性气氛中放置1600小时后仍保持98%以上的初始效率，而未封装的叠层电池在连续光照下也表现出较好的运行稳定性。

上述研究工作得到国家自然科学基金、四川省自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、四川大学工科特色团队项目、中国石油天然气集团公司科研与技术发展项目等资助。

文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202519976